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Fixpunkte eines nicht linearen Systems
non-linsys-01-01a
set
5040
randRange(2,12) randRangeExclude(2,12,[A]) randRangeExclude(2,12,[A,B]) randRangeExclude(2,12,[A,B,C])

Das Vektorfeld F: \mathbb R^2 \to \mathbb R^2, \begin{pmatrix} y_1 \\ y_2 \end{pmatrix}\mapsto \begin{pmatrix} Ay_1 + By_2 \\ Cy_1^2 + Dy_1 y_2^2 \end{pmatrix} definiert ein System y' = F(y).

Bestimmen Sie den Fixpunkt y_{\infty} = \left({\color{red}y_{\infty,1}},{\color{blue}y_{\infty,2}}\right) \neq (0,0).

-(C*B*B)/(D*A*A)
C*B/(A*D)
{\color{red}y_{\infty,1}} =
{\color{blue}y_{\infty,2}} =

Wir suchen die Fixpunkte y_{\infty} = \left({\color{red}y_{\infty,1}},{\color{blue}y_{\infty,2}}\right) \neq (0,0). Dies sind die Lösungen der Gleichung F(y) =0, die der Nullpunkt erfüllt.

Die erste Gleichung ist Ay_1 + By_2 = 0 und damit muss {\color{red}y_1 = fractionReduce(-B,A) y_2} sein.

Die zweite Gleichung schreibt sich damit 0= C{\color{red}y_1^2} + D{\color{red}y_1} y_2^2 = fractionReduce(C*B*B,A*A)y_2^2 - fractionReduce(B*D,A) y_2^3 und damit wegen y_1 \neq 0 \neq y_2 folgt {\color{blue}y_2 = fractionReduce(C*B,D*A)}.

Wir haben also genau einen weiteren Fixpunkt \displaystyle y_{\infty} = \left({\color{red}y_{\infty,1}},{\color{blue}y_{\infty,2}}\right) = \left(fractionReduce(-(C*B*B),D*A*A), fractionReduce(C*B,D*A)\right).